Prosty 20-watowy wzmacniacz

Ten artykuł został napisany z zamiarem zbudowania prostego 20-watowego wzmacniacza

Autor: Dhrubajyoti Biswas

Dlaczego wzmacniacz klasy A z pojedynczym zakończeniem

Wzmacniacz klasy A single-ended jest prawdopodobnie jednym z najlepszych przykładów, jeśli chodzi o wyjście single-ended półprzewodnikowe. Z drugiej strony obciążeniem pasywnym może być transformator, rezystor lub wzmacniacz, jak w tym przypadku, i odbiornik prądu. Tutaj użyliśmy taniego odbiornika prądu o wysokiej liniowości, co jest dobre w tym projekcie.

Wielu inżynierów elektryków często zaleca stosowanie transformatorów lub cewek indukcyjnych 1: 1. Ale unikniemy tego procesu, ponieważ oba komponenty są dość drogie i wymagają dużej precyzji, w przeciwnym razie może mieć odwrotny wpływ na utratę jakości dźwięku. Spadek jakości dźwięku wynika głównie z nieliniowości i zależności częstotliwości.

W tym eksperymencie użyliśmy podstawowego obwodu - 60-watowego wzmacniacza mocy, z możliwością zmodyfikowania go tak, aby działał dobrze w klasie A. O ile wiem, wielu próbowało tego podejścia przy budowie wzmacniacza i rezultaty okazały się pozytywne.

Korzystanie z podwójnego zasilania +/-

Ponadto użyliśmy zasilania elektrycznego +/- 20 woltów. Może być regulowany, konwencjonalny lub nawet z zastosowaniem mnożnika pojemności, a ponadto przed przesterowaniem powinien mieć moc około 22 watów. Dlatego wskazane jest użycie większego radiatora, ponieważ istnieje duże ryzyko nagrzewania się wzmacniacza.

W naszym poprzednim eksperymencie konstruując wzmacniacz zastosowaliśmy prąd spoczynkowy 3A. Tutaj zredukowaliśmy go do 2,6 A, mając na celu zmniejszenie strat mocy. Ale i tak wyda co najmniej 110 W z każdego wzmacniacza.

Zalecane jest użycie dużej plastikowej obudowy lub tranzystorów TO-3, ponieważ wymiana ciepła jest jednym z największych wyzwań, z którymi możesz się zmierzyć podczas budowania tego wzmacniacza. Zalecamy również stosowanie oddzielnego rozpraszania dla pojedynczego tranzystora. Umożliwi to wytworzenie niskiego oporu cieplnego.

Możesz także użyć większego tranzystora do tego rozwiązania, ale byłoby to drogie. Dlatego biorąc pod uwagę kieszeń, zawsze lepiej jest użyć dwóch równoległych tranzystorów. Są tańsze w porównaniu z dużymi tranzystorami, choć zachowują jakość.

Poniżej znajduje się schemat prostego obwodu wzmacniacza 20-watowego, który pomaga w budowie systemu.

Schemat obwodu

Obwód wzmacniacza klasy A o mocy 20 W.

Umywalka pokazana na schemacie jest zbudowana na podobnej koncepcji jak w przypadku stopni wyjściowych. Rezystory 4x1ohm 1W [0,25ohm] są umieszczone równolegle. Jednak może to wymagać pewnych eksperymentów, ponieważ prąd jest określany przez napięcie baza-emiter BC549. W sposób, w jaki działa obwód, BC549 pobierze prąd bazowy, który jest nadmierny z rezystorów. Gdy napięcie na rezystorach przekracza 0,65 V, tranzystor uruchamia się i dalej dostosowuje równowagę. Ponadto można również ustawić przesunięcie DC za pomocą trimpotu 1K do zarządzania LTP.

Optymalny prąd

W idealnym przypadku wzmacniacz klasy A powinien utrzymywać prąd roboczy o 110% większy niż prąd szczytowy głośnika. Czyli w przypadku głośnika o impedancji 8ohm i zasilaniu prądem +/- 22V maksymalny prąd głośnika wyniesie:

I = V / R = 22/8 = 2,75A.

Powyższe obliczenia nie wskazują na utratę prądu na wyjściu. Jest pewne, że na wyjściu obwodu wystąpi utrata 3 woltów, co jest spowodowane utratą rezystorów emitera lub sterownika i utratą urządzenia wyjściowego.

Dlatego maksymalne napięcie wynosi 2,375 A przy 8 omach = szczyt 19 V. Teraz dodając współczynnik fudge do 110%, prąd roboczy wynosi 2,6125A (około 2,6A), a następnie moc wyjściowa wyniosłaby 22,5W.

Należy jednak zauważyć, że podczas gdy podaż –ve jest stała, z drugiej strony wartość + ve różni się od dostępnego prądu ustalonego. Przy wysokich sygnałach prąd jest podwajany, gdy włącza się górny tranzystor lub przy ujemnych szczytach spada do zera. Taka sytuacja jest częstym zjawiskiem we wzmacniaczach klasy A [single-ended] i komplikuje konstrukcję zasilacza.

Dostosuj prąd spoczynkowy

Jeśli rezystor wykrywający prąd jest bardziej niż optymalny, możesz użyć trimpotu i wycieraczki do podstawy BC549, aby uzyskać dokładny przepływ prądu. Należy jednak pamiętać, aby zachować odległość między rezystorem sensora a tymi, które generują duże źródło, na przykład rezystorami mocy. Utrzymanie bezpiecznej odległości doprowadzi do spadku prądu wraz ze wzrostem temperatury wzmacniacza.

Zachowaj ostrożność podczas korzystania z trymera, ponieważ wycieraczka jest zraniona do przewodu zasilającego -35V. Zły ruch w tym miejscu może uszkodzić trimpot. Dlatego zainicjuj wycieraczką na kolektorze urządzeń wyjściowych. Powoli zwiększaj prąd, aż osiągnie wymagane ustawienie. Możesz również użyć puli wieloobrotowej jako alternatywy, która byłaby najlepsza.

Poniższy schemat przedstawia tworzenie zmiennej pochłaniacza prądu dla proponowanego 20-watowego obwodu wzmacniacza.

Zmienne źródło prądu

Zastosowanie rezystorów 1K zgodnie z rysunkiem ma na celu zapewnienie, że nie spadnie nieskończony prąd, nawet gdy potencjometr zamienia się w obwód otwarty. Konieczne jest również pozostawienie czasu [czasami 10 minut lub więcej] na ustabilizowanie temperatury na radiatorze. Jednak czas osiągnięcia temperatury roboczej może się różnić w zależności od wielkości radiatora, ponieważ większy radiator ma większą masę termiczną, a zatem wymaga czasu.

Radiator jest jednym z najważniejszych elementów konstrukcji klasy A. Dlatego obowiązkowe jest użycie zlewu, który miałby współczynnik termiczny mniejszy niż 0,5 ° C / wat. Rozważmy sytuację, w której rozpraszanie wynosi około 110 W w stanie spoczynku, radiator o wspomnianej specyfikacji będzie miał wzrost temperatury o 55 ° C, a tranzystory na 80 ° C, co ostatecznie spowoduje jego nagrzanie. Możesz użyć współczynnika termicznego 0,25 ° C, ale nie będzie to miało większego wpływu na generowane ciepło.